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  • 商品名稱: 硫酸鎂專用蒸發裝置

 鎂法脫硫做七水硫酸鎂的原工藝三效蒸發加冷卻結晶,有一個三效蒸發的過程,因為脫硫都是用低純度的氧化鎂,所以吸收后成品硫酸鎂溶液來料中含有大量鈣離子,進一步蒸發從理論上不合理,主要問題是蒸發器會結垢,實際上蒸發器因為鈣離子溶度高產生結垢到目前還沒有十分有效的處理方法,即便將來可以解決結垢問題,蒸發的方式能耗也很高,另外母液雜質高,處理也比較困難,故原工藝不建議采用。

本工藝的改進是采用冷凍結晶法降低生產成本,同時提高七水硫酸鎂的產品質量。

按電費0.6元/度計算,冷凍結晶法綜合成本在45元/噸左右。運行成本優于效蒸發濃縮加結晶法,所以還是不合理,另外國內煙氣脫硫的制七水硫酸鎂項目運行都不理想,已經充分證明以上問題。所以從硫酸鎂濃度隨著溶解度變化很大的性質來看,應該使用比較成熟的冷凍結晶法最經濟,能耗最低,另外溶液中的鈣離子以二水硫酸鈣的形式結晶析出也不會產生結垢不易處理的問題。鎂法脫硫制七水硫酸鎂的工藝:

硫酸鎂的一般生產方法;

無水硫酸鎂Magnesium sulfate
  分子式(Formula): MgSO4
  分子量(Molecular 
Weight): 120.36
  物化性質(Physical 
Properties)   
  熔點(℃):1124(分解);相對密度(水=1):2.66;溶于水、乙醇、甘油  

硫酸鎂的物化性質;硫酸鎂屬斜方晶系,四角粒狀或菱形晶體,無色,透明,集合體為白色、玫瑰色或綠色玻璃光澤。形狀有纖維狀、針狀、粒狀、塊狀或粉末,無臭,清涼,有苦咸味,相對密度1.67~1.71,分解溫度1124℃。易溶于水,慢溶于甘油,微溶于乙醇,水溶液呈中性。

鎂法脫硫的基本原理

采用菱鎂礦經過煅燒生成的氧化鎂,氧化鈣作為脫硫吸收劑,將氧化鎂和氧化鈣通過漿液制備系統制成氫氧化鎂,氫氧化鈣在脫硫吸收塔內與煙氣充分接觸,煙氣中的二氧化硫與漿液中的氫氧化鎂,氫氧化鈣進行化學反應生成亞硫酸鎂,亞硫酸鈣,脫除燃煤煙氣中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性物質,凈化燃煤煙氣。

煙氣自除塵器后的水平主煙道進入脫硫系統,經脫硫段增壓風機提升壓力后煙氣進入吸收塔內,煙氣自下而上流動,與從塔內噴淋層噴射向下的吸收漿液逆向接觸,污染物溶解并發生中和反應,煙氣中的SO2、SO3、 HF、HCl等有害氣體被洗滌吸收。脫硫吸收液由吸收循環泵向上輸送到噴淋層,通過噴嘴噴向吸收塔內與煙氣接觸。從高效霧化噴嘴噴出的吸收液在噴淋作用下形成較細的霧狀液滴,在塔內產生高效充分的氣-液接觸。在吸收塔底部的漿液區域,氧化風機供給的空氣通過布置在漿液池內的曝氣管道與洗滌產物反應,進一步將吸收產生的亞硫酸鎂.亞硫酸鈣,強制氧化生成硫酸鎂,硫酸鈣。硫酸鈣多級沉降過濾,再除鈣,硫酸鎂溶液通過泵輸送至硫酸鎂后處理工段,進行結晶、離心脫水及干燥包裝等處理,制備出七水硫酸鎂。

反應原理:

1、吸收

   二氧化硫氣體進入溶液形成水合硫酸。

     SO2(g) « SO2 (aq)

     SO2 (aq) +H2« HSO3- H+

2、吸收劑溶解

   氧化鎂和水混合形成氫氧化鎂(這一步驟一般在塔外完成),氫氧化鎂在塔內溶解成鎂離子和氫氧根離子;吸收二氧化硫引起的PH值下降,促進了氫氧化鎂的溶解。

    Mg0(s) H2«  Mg(OH)2(aq)  

    Mg(OH)2(aq) «  Mg2+ +2OH-

3、氧化

   亞硫酸氫根在氧氣的作用下,被氧化成硫酸根離子。吸收塔內的氧化除小部分自然氧化外,主要部分是由氧化空氣的注入完成的。

   HSO3  1/2O2  «  SO42-   H+

結晶器的介紹

結晶器的過飽和產生設備是一個冷卻換熱器,冷卻介質通過殼程。

這種結晶設備的結晶室從工藝方式上分為兩種: 1、分級清液循環型,2、晶漿混流型

1、分級清液循環型:主要是控制循環泵抽吸的是基本不含晶體的清溶液,然后輸送到冷卻器去進行降溫,通過降溫使循環母液中的過飽和度增加。下部的結晶生長器主要是使過飽和溶液經中央降液管直伸入生長器的底部,再徐徐穿過流態化的晶床層,從而消失過飽和現象,晶體也就逐漸長大。按照粒度的大小自動地從下至上分級排列,而晶漿濃度也是從下到上逐步下降,上升到循環泵入口附近已變成清液。分級的操作法使底部的晶粒與上部未生長到產品粒度的互相分開,取出管是插在底部,因此產品取出來的都是均勻的球狀大粒結晶,這是它最大優點。但是循環泵的輸送量在整個結晶器內是一定的,這就造成結晶器內晶粒的流態化的終端速度和晶漿濃度(也就是空隙率的大小)的限制,這樣必然帶來兩個缺點:第一個是過飽和度較大,但是安全的過飽和介穩區域一般都是很狹窄的,而且生產上往往不允許越過介穩區的上限,一般都在介穩區中部或偏上一點。所以生產能力的彈性很小。第二個缺點是由于上述現象的存在,造成同一直徑的設備比晶漿循環操作的生產能力要低幾倍。

2、晶漿混流型:從裝置的外觀上看不出有什么區別,但在本質上截然不同。實際上是加大了晶漿循環液量,由生長段經過循環管到蒸發室再回到晶床之中是同一個晶漿放度(一個空隙率)。由于采用了混流過飽和的介穩區雖然壓得更窄,但晶核的發生速率也會大為減小。因此設備各部位的結晶疤垢生長也就比較緩慢。又由于加大了循環泵輸液量,遠遠能彌補過飽和度值較小的因素,實際產量在相同的晶床截面條件下,可比分級操作法大若干倍。為了得到均勻的顆粒,在設備外部增加了分級裝置,把大粒的淘選出來過濾分離,把不合格的晶粒隨同溶液返回結晶系統。

結晶設備選型

結晶器在運行時關鍵在于保持較小的過飽和度,盡量減緩成核速率,使晶體能夠盡量長大。

多級冷卻結晶器:二級

要點一: 從能耗的角度,冷卻結晶所需費用低,且系統簡單。硫酸鎂飽和液如果快速降溫至冷卻終溫,將形成很大的過飽和度而爆發性成核。 我們從結晶的角度會發現,冷卻結晶傳熱面的溫差必須很小,并以一定的輔助手段,否則冷卻結晶會結壁. 

所以應逐步降溫,即從冷卻溫度達到晶體析出點開始,分階段逐步降溫。每段達到一定溫度后,應維持這個結晶溫度運行。達到冷卻終溫后即可正常連續運行。上部微細晶體進細晶消除器后變為過飽和溶液回結晶機繼續結晶. 結晶最后階段應慢速降溫,具體參照目前的降溫速率來設定  

要點二: 循環量的計算,體循環量和生長容積: 可溶性硫酸鎂,不易產生結疤現象,可以采取外循環列管降溫, 使用最佳的循環泵流量,改變結晶器攪拌槳轉速,。根據沉降速度和母液中硫酸根含量,使結晶器內的晶體達到理想的懸浮狀態,找到最佳攪拌槳轉速。

要點三: 結晶控制系統調節循環量、攪拌速速和進料量確定系統最佳結晶條件參數。

設計范例:年產50000噸七水硫酸鎂項目

技術工藝參數:

 

進料組成

 

 MgSO4和H2O

進料PH值

7~8

進料含量

25%

進料量

30t/h 

出料量(固)

7.5t/h 

母液出料量

22.5t/h

進料溫度

50℃

出料溫度

0~2℃

出料母液組成

 

出料狀態

濃稠的晶漿

出料母液PH值

 

出料固含量

20-30%

 溶解度狀況 

 

硫酸鎂

 

(100克水里達到飽和狀態時所溶解的克數.)

溫度

0

10

20

25

30

40

50

60

70

7水硫酸鎂

28.3

30.9

35.5

 

40.8

45.6

 

47.4

 

 中間預冷結晶器

 沉降好的清液到中間預冷器, 中間預冷器可以起到將緩沖和予冷降溫和控制溫度的作用,另外部分結晶母液部分返回中間預冷器,調整溶液的濃度到合適的范圍,這樣可以保證后續連續結晶的穩定操作。

 母液首先經循環泵送到予冷器控制溫度在15℃左右。預冷后的溶液再經循環泵送到結晶器的換熱器,物料由冷卻水按一定的降溫速率降溫至設定溫度,然后進入結晶器,具有一定過飽和度的母液通過中央漿液管流至結晶室的的底部,轉而向上流動。晶體懸浮于此液流中成為粒度分級的流化床,粒度較大的晶體富集在底層,與降液管中流出的過飽和度最大的溶液接觸,形成較大的晶粒,經閥門控制進入到離心過濾系統,過濾后的溶液最后進入干燥系統進行干燥。溶液母液由循環液出口流出,隨新增加的循環液一起經泵送至循環母液罐進行下一循環。

結晶部分設備選型

結晶方案確定與物料平衡

注:冷凝器進水溫度30℃,出水溫度35℃;

蒸發器進水溫度-5℃,出水溫度-10℃;

載冷劑為乙二醇水溶液。

連續結晶器

外冷器

循環泵

采用外冷連續冷卻結晶器

采用外冷換熱,換熱器的換熱管材料選擇304不銹鋼,換熱管直徑為32mm,,它既可以滿足物料的順利流通,又可以避免物液積存后造成換熱面結晶、結疤而無法脫落,有效地提高了傳熱系數,降低了清洗頻率,晶漿固液比可以通過調節循環量來實現.冷卻后形成較大的晶粒體,進入到離心過濾系統,產品可進入干燥系統進行干燥。溶液母液由循環液出口流出,隨新增加的循環液一起經泵送至循環母液罐進行下一循環。

 

蒸發器: 多效降膜蒸發器 強制循環蒸發裝置 刮板薄膜蒸發裝置 標準蒸發器 結晶器: OSLO結晶器 DTB結晶器 蒸發結晶器 硫酸銨結晶器

 其它 : 干燥機 盤式連續干燥機 碳化塔 反應釜 儲罐 濃縮罐 萃取罐 非標設備

 

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